Prática 1 - Solução tampão e pH - Final.pdf | Ph | Ácido
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PROF. VINICIUS MOREIRA
PRÁTICA 1 DETERMINAÇÃO DE PH E COMPROVAÇÃO DO EFEITO TAMPÃO
Aline Maria Igor José de Paula Rosangela Silva
Efeito da adição de ácido e base à água + extrato de repolho roxo
DETERMINAÇÃO DE PH E COMPROVAÇÃO DO EFEITO TAMPÃO
1. INTRODUÇÃO O conceito de solução tampão surgiu a partir de alguns estudos bioquímicos que perceberam a necessidade de controlar o pH em diversos aspectos de pesquisas biológicas, como exemplo, alguns estudos com enzimas que tem sua atividade catalítica extremamente sensíveis às variações de pH. Assim, em 1900, alguns estudiosos perceberam ao estudar a enzima amilase, que uma solução de ácido fosfórico parcialmente neutralizado poderia ser usado como um "tampão" para proteger das mudanças abruptas na acidez e na alcalinidade. Após esta comprovação, a solução foi chamada de solução tamponante. Em seguida, estudou-se que, o uso de misturas de ácidos fracos com seus sais, ou bases fracas com seus sais, tornariam possível a obtenção de soluções cuja acidez (ou basicidade) não se alterariam com a presença de traços de impurezas ácidas ou básicas na água ou nos sais utilizados na sua preparação, mesmo diante das dificuldades experimentais como a falta de reagentes ou água pura. Define-se qualitativamente, a capacidade tamponante de uma solução como a habilidade desta solução resistir a mudanças de pH quando houver a adição de um ácido ou base. Já quantitativamente, sua definição se dá, na capacidade de uma solução tampão em definir a quantidade de matéria em que um ácido forte ou uma base fraca necessita para que 1,0 L de solução tampão apresente uma mudança de uma unidade no pH. Atualmente, este conceito de tampão pode ser aplicado em diversas áreas de conhecimentos. Grande parte dos Bioquímicos usam tampões devido as suas propriedades de qualquer sistema biológico depender do pH. Além disso, em química industrial e analítica, é essencial o controle adequado do pH para determinação das extensões de reações de precipitação e de eletrodeposição de metais em separações químicas, em sínteses em geral e no controle dos mecanismos de oxidação e reações eletrolíticas. Então, pode-se dizer de uma forma mais abrangente que, uma solução tamponada resiste a mudanças de pH quando ácidos ou bases são adicionadas ou quando ocorre uma diluição. Existem diversos tipos de solução tampão que são geralmente constituídas por mistura de ácido fraco e sua base conjugada, como por exemplo, um ácido acético e acetato de sódio,
ou também na mistura de uma base fraca com seu ácido conjugado, como por exemplo, amônia e cloreto de amônio.
2. CONCEITO DE PH
A concentração do hidrogênio livre (H+) no organismo depende da ação de substâncias que disputam o hidrogênio entre sí. As que cedem hidrogênio e as captam o hidrogênio. As substâncias que tendem a ceder hidrogênio em uma solução são chamadas de ácidos enquanto as substâncias que tendem a captar o hidrogênio nas soluções são as bases.
O pH é definido como: pH= - log [H+], ou seja, é inversamente proporcional ao teor de
íons H+ efetivamente dissociados. A escala de pH, varia de 0 a 14, é utilizada para indicar o grau acidez ou alcalinidade de uma solução, em comparação com a água. Desta forma,
dizemos que uma solução está ácida quando o pH é menor que 7,0, básica quando o pH é maior que 7,0 e neutra quando o pH é igual a 7,0. Cada meio biológico possui um pH específico, onde acontecem reações químicas para sintetizar diversas substâncias orgânicas.
O pH pode ser determinado através de métodos colorimétricos (fita indicadora de pH)
ou por métodos potenciométricos (pHmetro). A capacidade tamponante máxima de um ácido é quando o pH = pKa do ácido fraco, ou seja, quando a as concentrações molares do ácido fraco (HA) e sua base conjugada (H−) são iguais. Na realidade, a capacidade tamponante é considerável mesmo dentro de uma faixa de ±1,0 unidade de pH do valor de seu pKa. Fora destes limites a ação tamponante é mínima. Esse fato está representado na curva de titulação do ácido acético. Para o par ácido acético/acetato (pKa = 4,76) o tamponamento efetivo situa- se entre pH 3,76 e 5,76.
3. EFEITO DA ADIÇÃO DE ÁCIDO E BASE À ÁGUA + EXTRATO DE REPOLHO ROXO
Alguns vegetais possuem em seu metabolismo determinados fitoquímicos como, por exemplo, antocianinas, que podem mudar de cor em função do pH disponível na solução. Essa capacidade de alteração de coloração torna estes vegetais indicadores naturais de ácido-base. O extrato de repolho roxo apresenta ampla variação de cor em função do valor de pH. Constitui-se em um produto de ampla eficácia em trabalhos práticos de caráter qualitativo,
possibilitando a substituição de indicadores sintéticos de ácido-base, como violeta de metila, alaranjado de metila e fenolftaleína.
4. ÁCIDO ACÉTICO (CH3COOH)
Oriundo da família dos ácidos carboxílicos, possui dois carbonos na sua estrutura. Podendo assim ser chamado também de ácido etanoico. Nós o encontramos no dia a dia mais comumente na sua forma impura, chamada de vinagre. Quando ele está completamente livre de água é conhecido como ácido acético glacial. Possui essa nomenclatura já que o frasco fica com um aspecto esbranquiçado, como se estivesse congelado.
5. HIDRÓXIDO DE SÓDIO (NaOH)
Também conhecido como soda cáustica, é um hidróxido cáustico usado na indústria, principalmente como base química, na fabricação de papel, tecidos, detergentes, alimentos e biodiesel. Trata-se de uma base forte. Apresenta ocasionalmente uso doméstico para a desobstrução de encanamentos e sumidouros, pois dissolve gorduras e sebos. É altamente
corrosivo e pode produzir queimaduras, cicatrizes e cegueira devido à sua elevada reatividade. Reage de forma exotérmica com a água e é produzido por eletrólise de uma solução aquosa de cloreto de sódio (salmoura), sendo produzido juntamente com o cloro.
Compreender o funcionamento de uma solução tampão e aprender a calcular a variação de pH em uma solução tampão após a adição de um ácido ou de uma base.
7.1. Material utilizado
 Solução de Ácido acético 4%
 Hidróxido de sódio
 3 Erlenmeyer 500ml
 4 Bechers de 50ml
 Extrato hidroalcólico de repolho roxo
 Solução de HCl 0,1 mol L-1
 Solução de NaOH 0,1 mol L-1
 4 pipetas
 Peras
 Balança analítica
 Papel indicador de ph
 Bastão de vidro
 Água destilada
7.2. Etapa 1
Preparou-se uma solução tampão com 200 ml de ácido acético 4%, com 2,7 gramas de hidróxido para formação da solução tampão 1 – 0.67 mol/L. Reservou-se. A partir da formação da solução 1, preparou-se 3 diluições:
 Retirou-se 10 ml e colocou-se em um béquer e adicionou-se água destilada até
100 ml e nomeou-se como solução tampão 2;
 Retirou-se 1.0 ml e colocou-se em um béquer e adicionou-se água destilada até
100 ml e nomeou-se como solução tampão 3;
 Retirou-se 0,1 ml e colocou-se em um béquer e adicionou-se água destilada até
100 ml e nomeou-se como solução tampão 4;
Etapa 2 Enumerou-se 3 bécheres e acrescentou-se 20ml da solução de repolho roxo.
Em seguida procedeu-se da seguinte forma:
 Bécher 1 – Adicionou-se de 30 gotas de HCl 0,1 mol L-1
 Becher 2 - Controle.
 Becher 3 – Adicionou-se de 30 gotas de NaOH 0,1 mol L-1.
Em seguida, mediu-se o pH das soluções e na sequência, repetiu-se o mesmo procedimento anterior, substituindo o repolho pela solução tampão 1 (0,67 mol/L) e observou-se o ocorrido.
Bécher 1 mediu-se o pH de 3,5
Bécher 2 – mediu-se o pH de 5
Bécher 3 – mediu-se o pH de 5
Repetiu-se o procedimento utilizando-se as soluções tampão 2, 3 e 4, observou- se o ocorrido e mediu-se o pH das soluções.
 Bécher 1 mediu-se o pH de 5
 Bécher 2 – mediu-se o pH de 12
 Bécher 3 – mediu-se o pH de 7
8. RESULTADOS E DISCUSSÕES
REAÇÃO DO ÁCIDO ACÉTICO COM O HIDRÓXIDO DE SÓDIO CH3COOH (aq) + NaOH (aq)  CH3COONa (aq) + H2O
A habilidade em evitar uma mudança significativa no pH é diretamente relacionada à
concentração total das espécies do tampão (ácidas e básicas), assim como à razão destas. A razão fundamental de uma solução tampão resistir a mudanças de pH resulta do fato de que íons hidroxônio ou hidroxila quando adicionados a este tipo de solução, reagem quantitativamente com as espécies básicas e ácidas presentes, originando o ácido fraco e a base fraca, respectivamente. Intuitivamente, é fácil constatar que quanto maior a concentração das espécies do tampão, maior será a quantidade de íons hidroxônio ou íons hidroxila necessários para a conversão completa dessas espécies a ácidos fracos e bases fracas. Ao final desta conversão, a razão entre a espécie predominante e a de menor quantidade do tampão torna-se elevada e a solução deixa de ser um tampão.
A capacidade tamponante máxima de um ácido é quando o pH = pKa do ácido fraco,
ou seja, quando a as concentrações molares do ácido fraco (HA) e sua base conjugada (H−) são iguais. Na realidade, a capacidade tamponante é considerável mesmo dentro de uma faixa de ±1,0 unidade de pH do valor de seu pKa. Fora destes limites a ação tamponante é mínima. Qualquer adição de um reagente, seja ele ácido, alcalino ou salino, onde sua concentração possa modificar o equilíbrio da solução tampão, ou até mesmo um aumento de temperatura ou pressão, são fatores que podem afetar o equilíbrio de tamponamento. Sendo assim, o efeito inibidor da variação do pH pela solução tampão poderá afetar sua capacidade tamponanante, pois provavelmente, irá formar um sal que pode ficar solúvel ou precipitar, aumentando a concentração de ácido/base.
Mostre que a ação dos tampões é uma aplicação direta do princípio de Le Chatelier.
O Princípio de Le Chatelier diz o seguinte:
"Quando um equilíbrio é alterado por um fator externo, ocorre um deslocamento no
sentido que anula a alteração".
Se um ácido for adicionado a um tampão, ocorrerá uma elevação da concentração dos íons H+ no meio (uma perturbação ao equilíbrio); de acordo com o princípio de Le Chatelier, essa perturbação será neutralizada pela base conjugada do tampão, restabelecendo o estado de equilíbrio, e o pH da solução irá variar pouco, conforme a reação abaixo:
Se uma base for adicionada a um tampão, ocorrerá uma elevação da concentração dos íons OH– no meio (uma perturbação ao equilíbrio); de acordo com o princípio de Le Chate-lier, essa perturbação será neutralizada pelo ácido acético do tampão, restabelecendo o estado de equilíbrio, e o pH da solução irá variar pouco, conforme a reação abaixo:
Um tampão mantém constante o pH de um meio indefinidamente? Não, existe um limite para as quantidades de ácido ou de base adicionadas a uma solução tampão antes que um dos componentes seja totalmente consumido. Esse limite é conhecido como a capacidade tamponante de uma solução tampão e é definido como a quantidade de matéria de um ácido ou base fortes, necessária para que 1 litro da solução tampão sofra uma variação de uma unidade no pH. Esta habilidade em evitar uma mudança significativa no pH é diretamente relacionada à concentração total das espécies do tampão (ácidas e básicas)
Considerando que a acidez média é de 4,0% m/v, faça os cálculos para demonstrar que essa percentagem corresponde a 0,67 mol/L
4,0%= 40g/1000ml= 40gl Massa molar do ácido acético (60 g/mol)
60g----------------1mol
40g----------------Xmol
X=40x1/60=0,67
40g/L=0,67mol/L
Observando o gráfico e considerando erros experimentais, pode-se verificar que O tampão 1 cumpre seu papel de agente tamponante com sucesso, também pode-se observar que o tampão 2 por estar muito diluído tem sua área de tamponamento reduzido, tanto que ao medir somente o tampão 2 diluído obteve-se o pH da Agua. É verificável que houve um erro durante a execução da etapa 3 no tampão 2 ao adicionar HCL pois há um acréscimo de pH onde era para se observar uma redução significativa, provavelmente um erro quantitativo.
10. CONCLUSÃO A realização deste experimento nos permitiu verificar as propriedades das soluções tampões e algumas variações possíveis para expressar as suas concentrações e diluições além de demostrar na prática os conceitos de ácidos e bases, reações, pH e indicadores de ácido base. Sendo assim, foi possível aplicar o conhecimento teórico sobre soluções tampões e conferir com os dados coletados durante o experimento. Com isso foi comprovado as características, qualidades e limitações destas.
Fiorucci A.R.; Soares M. H. F. B.; Cavalheiro E.T.G. O Conceito de Solução Tampão. Química
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